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高速串行简史(一):信号、接口、协议及总线

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发表于 2017-12-29 11:57:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:一博科技

在这个系列开篇的时候大家提到了希望了解一下[size=1em]串行信号和并行信号的优缺点,其实基本的概念大家应该都知道一点,但真正要把它写出来,我觉得又不是很好下笔,这也是为什么隔了这么久才推出这篇文章,我们也是为了对大家负责的态度,不能误导了各位忠实的读者,有什么说得不对或者没有说得很清楚的希望大家一起来探讨。

突然有个问题,我们通常说的PCIE,既可以是PCIE信号,也可以是PCIE接口、PCIE总线,还可以是PCIE协议。之所以难写,其实中间就是涉及到了太多的概念和认知的差异,因为串行和并行的概念太广了。只要百度一下串行和并行,就会出来很多类似“串行通信与并行通信”、“串行接口与并行接口”、“串行总线与并行总线”、“串行协议与并行协议”以及“串行传输与并行传输”等概念介绍,而我们现在要说的串行信号应该包括了上面所有的这些概念,既有传输(通信)方式,又有接口类型,同时还有数据本身的协议特点,信号、协议、总线和接口,有时候看起来是一样的,但细细思量却还是有差别的,总之不是一两句话就能说清楚的(如PCIE信号、PCIE协议、PCIE接口以及PCIE总线之间的相互瓜葛就是剪不断理还乱啊)。举个简单的例子,PCI总线说的是一组传输通道,而PCI接口是一种连接标准,两者之间的关系就是PCI接口的设备都要通过PCI总线来进行通信,而PCI总线上走的设备并不全是PCI接口的,像集成声卡,走的就是PCI总线。在这里PCI总线提供了一种通道,这个通道上可以有不同的符合这种通道要求的接口设备或信号(PCI信号或Audio信号)。打个更进一步的比方:两者关系就像马车(接口设备)和马路(总线)一样,马车必须在马路上走,而马路上不一定走马车(牛车等)。如下图所示。

车(接口、信号)有车(接口、信号)的标准(协议),如马车、汽车、火车、货车、自行车等(PCIE、SATA、SAS、USB等信号标准);路(通道、总线)有路的标准,如马路、人行道、高速公路等(PCIE、SATA、SAS、USB等通道标准),所以协议里面又包含通道(总线)协议和信号(接口)协议。是不是感觉越讲越复杂,不明觉历。实际上现在的高速信号定义确实是这么复杂,要搞懂也不是一朝一夕的事情。


用下图来简单介绍下这几个概念之间的关系。

协议即总体框架,定义接口设备、器件及信号、总线及通道之间需要满足的关系,即要实现信号的传输,所有这些组成成员必须通力合作,各自满足协议要求的各种必要条件。


而信号(拿PCIE来说)也是一个比较模糊的概念,在这里可以是接口,也可以是总线,所以“不管黑猫白猫,能抓到老鼠的就是好猫”,暂且不去理会这些接口、总线、协议及信号等纠缠不清的概念,反正我们讲的这些应该都要包括进来。后续我们在介绍协议的时候再一一来讲解。
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